Литейный сплав на основе никеля

 

Изобретение относится к металлургии и литейному производству и касается жаропрочного сплава на основе никеля, содержащего хром, кобальт, вольфрам, молибден, ниобий, титан, алюминий, углерод, церий и кальций и(или) магний при следующем соотношении компонентов, мас.%: хром 20,5 - 23,9; кобальт 10,2 - 15,0; вольфрам 1,8 - 2,9; молибден 0,7 - 2,5; ниобий 0,3 - 1,1; титан 2,8 - 4,2; алюминий 2,2 - 3,8; углерод 0,01 - 0,2; бор 0,01 - 0,2; церий 0,01 - 0,15; кальций и(или) магний 0,01 - 0,3; никель остальное. Сплав обладает повышенной коррозионной стойкостью при сохранении уровня жаропрочности и длительной пластичности. 2 табл.

Изобретение относится к металлургии и касается жаропрочных сплавов на основе никеля, используемых для литья изделий, работающих под нагрузкой в агрессивных средах длительное время.

Известен жаропрочный сплав на основе никеля, JN939, содержащий следующие компоненты, мас.%: хром 22-22,6 кобальт 18,5-19,4 вольфрам 1,9-2,2 ниобий 0,8-1,8 титан 3,6-3,8 алюминий 1,8-2,1 углерод 0,13-0,165 бор 0,008-0,012 цирконий 0,08-0,2 тантал 1,0-1,5 никель остальное Сплав обладает высокой коррозионной стойкостью и хорошей жаропрочностью, но недостаточной пластичностью вследствие появления при длительной эксплуатации пластинчатых фаз Ni₃Ti Me₂₃C₆ по границам зерен.

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому эффекту является сплав на основе никеля, содержащий следующие компоненты мас. %: хром 14-22 кобальт 5-25 вольфрам 1-5 тантал 0,5-3 алюминий 1-4,5 ниобий 0-2 бор 0,3-1,2 молибден 0-3,5 цирконий 0-0,5 лантан 0-0,2 углерод 0-0,1 гафний 0-2,2 ванадий 0-2,0 титан 2-5 никель остальное Сплав обладает высокой пластичностью при длительной эксплуатации при хорошей жаропрочности, но недостаточной коррозионной стойкостью.

Целью изобретения является повышение коррозионной стойкости литейного сплава на основе никеля при сохранении жаропрочности и длительной пластичности.

Для достижения поставленной цели в литейный сплав на основе никеля, содержащий хром, кобальт, вольфрам, молибден, ниобий, титан, алюминий, углерод, дополнительно введены церий и кальций и (или) магний при следующем соотношении компонентов, мас. % : хром 20,5-23,9 кобальт 10,2-15,0 вольфрам 1,8-2,9 молибден 0,7-2,5 ниобий 0,3-1,1 титан 2,8-4,2 алюминий 2,2-3,8 углерод 0,01-0,2 церий 0,01-0,02 бор 0,01-0,2 кальций и (или) магний 0,01-0,3 никель остальное Анализ информационного фонда показал, что выявленная совокупность признаков, согласно которой предложенный сплав приобретает качественно новые характеристики в известных решениях в полном объеме не встречается На основе изложенного предлагаемое техническое решение соответствует критерию "существенные отличия".

Конкретный полезный эффект в увеличении коррозионной стойкости и длительной пластичности литейного сплава на основе никеля проявляется прежде всего в обеспечении сохранения при длительной эксплуатации изделий на их поверхности сплошности защитной окисной пленки на основе Cr₂O₃ и обеспечении условий формирования максимального объема ^' -фазы и выделения частиц ^' фазы и вторичных карбидов в благоприятной с точки зрения пластичности глобулярной форме.

При введении в сплав церия и кальция и (или) магния в указанных количествах при рекомендуемом соотношении компонентов характеристики кратковременной прочности не меняются в сравнении с прототипом.

При отливке деталей из предлагаемого сплава целесообразно применять вакуумную выплавку и разливку.

Предлагаемый и известный сплавы были выплавлены в вакуумной индукционной печи и залиты в подогретые керамические формы методом равноосного литья.

Испытания механических свойств проводили на образцах диаметром рабочей части 6 мм и расчетной длиной 30 мм на кратковременную прочность по ГОСТ 1497-73 и ГОСТ 9651-73 и длительную прочность по ГОСТ 10145-62 и ОСТ 108.901.102-78.

Испытания на коррозионную стойкость проводили при температурах 1073 и 1123 К в среде продуктов сгорания природного газа состава: углекислого газа 6-8%, сернистого газа 0,1-0,15%, кислорода 6-8%, паров воды 12-16%, остальное азот. На образцы наносилась обмазка с 3% NaCl и 40% Na₂SO₄.

Химический состав и сравнительные свойства предлагаемого и известного сплавов приведены в табл. 1 и 2. Сплавы 1, 2 и 3 соответствуют предлагаемым интервалам легирования, сплавы 4 и 5 выходят за пределы легирования.

Из табл. 2 следует, что преимущество предложенного сплава на основе никеля состоит в более высокой коррозионной стойкости в сравнении с прототипом при сохранении уровня жаропрочности и длительной пластичности.

Указанное преимущество предлагаемого сплава обеспечивает увеличение срока эксплуатации деталей в машине в 2 раза по сравнению со сплавом-прототипом.

Формула изобретения

ЛИТЕЙНЫЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯ, содержащий хром, кобальт, вольфрам, молибден, ниобий, алюминий, титан, углерод, бор, отличающийся тем, что он дополнительно содержит церий и по крайней мере один элемент из группы, содержащей кальций и магний, при следующем соотношении компонентов, мас.%: Хром 20,5 - 23,9 Кобальт 10,2 - 15,0 Вольфрам 1,8 - 2,9 Молибден 0,7 - 2,5
Ниобий 0,3 - 1,1
Титан 2,8 - 4,2
Алюминий 2,2 - 3,8
Углерод 0,01 - 0,2
Церий 0,01 - 0,15
По крайней мере один элемент из группы, содержащей кальций и магний 0,01 - 0,3
Бор 0,01 - 0,2
Никель Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3

MM4A Досрочное прекращение действия патента из-за неуплаты в установленный срок пошлины заподдержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 20.07.2009

Дата публикации: 10.12.2011

---